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工作原理
激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區(qū)域內(nèi)的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內(nèi)部擴散，將材料熔化后形成特定熔池。它是一種新型的焊接方式，主要針對薄壁材料、精密零件的焊接，可實現(xiàn)點焊、對接焊、疊焊、密封焊等，深寬比高，焊縫寬度小，熱影響區(qū)小、變形小，焊接速度快，焊縫平整、美觀，焊后無需處理或只需簡單處理，焊縫質(zhì)量高，無氣孔，可精確控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現(xiàn)自動化。
主要種類
激光焊接機又常稱為激光焊機、能量負反饋激光焊接機、雷射焊接機、鐳射焊機、激光冷焊機、激光氬焊機、激光焊接設備等。按其工作方式常可分為激光模具燒焊機（手動激光焊接設備）、自動激光焊接機、首飾激光焊接機、激光點焊機、光纖傳輸激光焊接機、振鏡焊接機、手持式焊接機等，專用激光焊接設備有傳感器焊機、矽鋼片激光焊接設備、鍵盤激光焊接設備。
可焊接圖形有：點、直線、圓、方形或由AUTOCAD軟件繪制的任意平面圖形。
發(fā)展歷史
在20世界70年代以前，由于高功率連續(xù)波形(CW)激光器尚未開發(fā)出來，所以研究重點集中在脈沖激光焊接(PW)上。早期的激光焊接研究實驗大多數(shù)是利用紅寶石脈沖激光器，1ms脈沖典型的峰值輸出功率Pm為5KW左右，脈沖能量為1~5J，脈沖頻率就小于等于1赫茲。當時雖然能夠活的較高的脈沖能量，但這些激光器的平均輸出功率P卻相當?shù)?，這主要是由激光器很低的工作效率和發(fā)光物質(zhì)的受激性狀決定。激光器由于具有較高的平均功率，在它出現(xiàn)之后很快就成為點焊和縫焊的優(yōu)選設備，其焊接過程是通過焊點搭接而進行的，直到1KW以上的連續(xù)功率波形激光器誕生以后具有真正意義的激光縫焊才得以實現(xiàn)。
焊接自動化技術(shù)的現(xiàn)狀與展望
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表處動地接技術(shù)的數(shù)字焊機、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已穩(wěn)步進入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程，有效地促進了先進焊接特別是焊接自動化技術(shù)的發(fā)展與進步。汽車及零部件的制造對焊接的自動化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動化、智能化”。我國的焊接自動化率還不足30%，同發(fā)達工業(yè)國家的80%差距甚遠。從20世紀未國家逐漸在各個行業(yè)推廣自動焊的基礎焊接方式——氣體保護焊，來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，已初見成效?？梢灶A計在未來，國內(nèi)自動化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀
20世紀90年代，我國焊接界把實現(xiàn)焊接過程的機械化、自動化作為戰(zhàn)略目標，已經(jīng)在職各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動化，研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應用計算機輔助設計與制造；藥芯焊絲由2%增長到20%；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長。其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大，在未來20年內(nèi)會超過實芯焊絲，最終將成為焊接中心的主導產(chǎn)品。
焊接自動化技術(shù)的展望
電子技術(shù)、計算機微電子住處和自動化技術(shù)的發(fā)展，推動了焊接自動化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進了焊接自動化技術(shù)革命性的發(fā)展。
（1）焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。我們應開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制，以及專家系統(tǒng)的研究。
（2）焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來的研究中，我們將各種光、機、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機結(jié)合，以實現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動化水平淡的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機械設備，以提高其柔性化水平，是我們當前的一個研究方向；另外，焊接機器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能，是我們研究的重點。
（3）焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進其有機地結(jié)合，可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機處理的響應和判斷能力，建立人機圣誕的友好界面，使人和自動系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。
（4）提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動感性，也是我們著重研究的課題。開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運動、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開頭、溫度場、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機，并應積極開發(fā)焊接過程的計算機模擬技術(shù)。使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學”演變輥實現(xiàn)焊接自動化的一個重要方面。本世紀頭十年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時期。我們廣大焊接工作者任重而道遠，務必樹立知難而上的決心。抓住機遇，為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。
使用方法
激光焊接機的使用方法主要包括以下幾個步驟：
一、使用前準備
閱讀說明書與培訓：首先，應仔細閱讀激光焊接機的使用說明書，并接受相關的操作培訓，以確保操作人員熟悉設備的功能和安全規(guī)范。
穿戴防護用品：在操作過程中，必須正確穿戴焊接時必備的防護用品，如防護眼鏡、防護服、手套等，以防止激光輻射和其他潛在傷害。
二、開機前檢查
檢查設備外觀：確保激光焊接機外觀干凈無灰無油，無雜物堆放，以免影響設備的正常運行。
檢查冷卻系統(tǒng)：檢查冷卻水水位是否在正常范圍之內(nèi)，并保持清潔。冷卻系統(tǒng)對于激光焊接機的穩(wěn)定運行至關重要，因此必須定期檢查和維護。
檢查氣體供應：對于需要使用輔助氣體的激光焊接機（如氬氣），應檢查氣體瓶是否連接正常，氣體壓力是否足夠。
三、啟動設備
連接電源：將激光焊接機連接到穩(wěn)定的電源上，并打開總電源開關。
啟動各組件：按順序啟動水冷機、激光發(fā)生器等關鍵組件。注意，啟動順序應遵循設備說明書的要求。
調(diào)節(jié)參數(shù)：根據(jù)焊接工藝要求，調(diào)整激光焊接機的參數(shù)，如功率、脈沖頻率、脈沖寬度等。這些參數(shù)的設置將直接影響焊接效果和質(zhì)量。
四、進行焊接
放置工件：將待焊接的工件放置在激光焊接機的工作臺上，并固定好，以確保焊接過程中的穩(wěn)定性和準確性。
執(zhí)行焊接：打開激光焊接機的開關，開始進行焊接。在焊接過程中，應保持焊接頭與工件之間的距離和角度穩(wěn)定，以確保焊接質(zhì)量。同時，注意觀察焊接效果，并根據(jù)需要進行微調(diào)。
安全防護：在焊接過程中，切勿用手等身體部位接觸激光束，以免發(fā)生危險。激光焊接機的焊槍槍口也切勿直射自己或他人。
五、關閉設備
退出程序：焊接完成后，首先退出焊接程序，確保設備處于安全狀態(tài)。
關閉組件：按順序關閉激光發(fā)生器、水冷機等關鍵組件。注意關閉順序應遵循設備說明書的要求。
斷開電源：最后關閉總電源開關，并斷開與電源的連接。
六、后續(xù)工作
檢查焊接質(zhì)量：焊接完成后，應對焊接接頭進行質(zhì)量檢查，確保焊接效果符合要求。如有必要，可進行必要的修整。
清理現(xiàn)場：清理焊接產(chǎn)生的殘留物和碎屑，保持工作現(xiàn)場的整潔和安全。
總之，激光焊接機的使用方法需要嚴格遵循設備說明書的要求和安全規(guī)范。通過正確的操作和維護，可以確保激光焊接機的穩(wěn)定運行和高效工作。
參數(shù)設置表
激光焊接機參數(shù)設置表是一個綜合性的文檔，它詳細列出了在使用激光焊接機進行焊接作業(yè)時所需調(diào)整的各項參數(shù)。這些參數(shù)的設置對于焊接質(zhì)量、效率和安全性都至關重要。以下是一個概括性的激光焊接機參數(shù)設置表，具體參數(shù)可能會因設備型號、焊接材料和應用場景的不同而有所差異。
激光焊接機參數(shù)設置表
| rgb(0, 24, 70); font-weight: 500; border-right-style: solid; border-right-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); border-top-style: solid; border-top-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); letter-spacing: 0px; max-width: 300px; border-left-style: solid; border-left-color: rgba(231, 229, 238, 0.7); border-top-left-radius: 10px; background: rgba(207, 222, 254, 0.2) !important; text-align: left !important; vertical-align: top !important;">參數(shù)名稱 | 描述及設置建議 | 單位 |
|---|---|---|
| 激光功率 | 設置激光器的輸出功率，影響焊接能量密度。根據(jù)焊接材料的厚度和焊接速度調(diào)整。焊接材料越厚，所需功率越高。 | W |
| 激光脈沖頻率 | 設置激光脈沖的發(fā)射次數(shù)，影響焊接速度。一般情況下，脈沖頻率越高，焊接速度越快，但需注意平衡焊接質(zhì)量。 | Hz |
| 激光脈沖寬度 | 設置激光脈沖信號的持續(xù)時間，影響焊接的深度和寬度。焊接材料的厚度越大，脈沖寬度可能需要相應增加。注意，不同來源可能以納秒(ns)或毫秒(ms)為單位。 | ns/ms |
| 激光光斑大小 | 設置激光焊接光斑的直徑大小，影響焊接區(qū)域的精確度和熱影響區(qū)。根據(jù)焊接要求和材料特性調(diào)整。 | mm |
| 激光焦距 | 設置激光光斑與焊件之間的距離，影響焊接的聚焦效果和能量分布。 | mm |
| 焊接速度 | 設置激光光斑在焊接過程中的移動速度，影響焊接效率。需根據(jù)焊接材料和功率設置合理調(diào)整。 | mm/s |
| 焊接溫度 | 設置焊接過程中的溫度控制范圍，確保焊接質(zhì)量和避免材料過熱。注意，不是所有激光焊接機都直接設置焊接溫度，而是通過控制激光參數(shù)間接控制。 | ℃ |
| 加工模式 | 設置激光焊接的模式，通常有連續(xù)模式和脈沖模式兩種選擇。根據(jù)焊接需求選擇合適的模式。 | - |
| 功率緩升時間 | 激光功率從0%到設定值所用到的時間，手持焊接時建議設置為0ms，以減少預熱時間。 | ms |
| 功率緩降時間 | 激光功率從設定值到達停止出光所延續(xù)的時間，手持焊接時建議設置為0ms，以減少冷卻時間。 | ms |
| PWM頻率 | 每秒鐘信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)，影響激光輸出的穩(wěn)定性和精度。建議設置在合理范圍內(nèi)，如800Hz-5000Hz。 | Hz |
| PWM占空比 | 一個脈沖周期內(nèi)高電平在整個周期占的比例，影響激光輸出的平均功率。建議設置在合理范圍內(nèi)，如70%-80%。 | % |
| 開光前吹氣延時 | 第一次觸發(fā)加工信號開始吹氣到開始出光所需要的時間，手持焊接時建議開啟一定時間（如50ms），以清除焊接區(qū)域的雜質(zhì)。 | ms |
| 關光后吹氣延時 | 斷開觸發(fā)加工信號后吹氣繼續(xù)延續(xù)的時間，手持焊接時建議設置為一定時間（如50ms），以冷卻焊接區(qū)域。 | ms |
注意事項
1、參數(shù)調(diào)整：在實際應用中，需要根據(jù)焊接材料的厚度、速度、深度和寬度等因素，結(jié)合設備說明書和制造商提供的操作指南，合理調(diào)整激光焊接機的各項參數(shù)。
2、安全操作：在使用激光焊接機時，務必遵守安全操作規(guī)程，佩戴好個人防護裝備，避免直視激光束，確保人身安全。
3、設備維護：定期對激光焊接機進行維護保養(yǎng)，檢查設備各部件的工作狀態(tài)，及時更換磨損件，確保設備的長期穩(wěn)定運行。
以上信息僅供參考，具體參數(shù)設置還需根據(jù)實際情況和設備說明書進行調(diào)整。
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